HaaS EDU K1是HaaS Education Kit1的縮寫，是基于四核高性能MCU-HaaS1000晶片打造的、集顔值和内涵于一身的物聯網教育開發闆。作為雲端釘一體全鍊路解決方案的軟硬體積木平台，深度內建了AliOS Things物聯網作業系統、HaaS輕應用、小程式和阿裡雲物聯網平台等技術和服務，讓開發者可以輕松的學習和開發雲端釘全鍊路實戰項目，解決實際場景或孵化創新應用，圖1是其全景圖：
圖1 HaaS EDU K1全景圖
HaaS EDU K1 六大特點：
- 高顔值 - 有别于傳統的裸闆開發闆，HaaS EDU K1外觀鮮豔靓麗，洋溢青春活力。
- 可移動 - 内置1200mAh锂電池支援移動場景，OLED螢幕和遊戲鍵盤設計提高可玩性。
- 配置豐富 - 采用定制的四核(Cortex-A7雙核1GHz和Cortex-M33雙核300MHz)高性能MCU-HaaS1000晶片，自帶16M Bytes FLASH、16M Bytes PSRAM和2.5M Bytes SRAM，内置雙頻Wi-Fi和BT5.0天線，闆載豐富的物聯網傳感器（加速度、陀螺儀、磁力計、溫濕度、大氣壓、環境光和聲音等），可開發豐富的AIoT應用場景或解決方案。
- 安全性 - 内嵌的Z8IDA金融級國密晶片，為資料安全保駕護航。
- 友善靈活 - 各接口有明确的标注，操作順手，僅一條Type C資料線即可完成燒錄、調試和充電，非常友善。
- 可擴充 - 開發闆的資源都可以靈活配置，30PIN擴充接口和SD卡槽滿足更多應用場景需求。
1、整機配置
1.1、硬體接口
圖2 整機接口示意圖
如圖2所示HaaS EDU K1接口資源豐富，外形大小合理：為94.4mm * 63mm * 20 mm，充分考慮手持攜帶的便利性。其接口定義如下表：
| 名稱 | 數量 | 描述 |
| OLED螢幕 | 1 | 1.3寸，分辨率128*64 |
| 環境光傳感器 | 型号：AP3216C | |
| 訓示燈 | 4 | 白色電源訓示燈 RGB單色可程式設計 |
| 按鍵 | 5 | 1個小孔徑複位按鍵 4個可程式設計按鍵 |
| 電源開關 | 電源ON/OFF撥動開關 | |
| TF卡槽 | 最大支援64GB | |
| USB接口 | Type C接口，可充電/燒錄/調試 | |
| 擴充卡槽 | 30PIN簡牛母座 | |
| 蜂鳴器排孔 | 蜂鳴器及溫濕度檢測對流孔 |
1.2、擴充接口
除已有闆載功能之外，還有30PIN擴充接口，最大限度釋放HaaS1000晶片的資源，滿足開發者更多的應用需求。主要擴充有1路ADC輸入、1路USB HOST、1路SWD調試、2路SPK輸出、3路MIC輸入、8路GPIOs等，其中GPIO_P02和GPIO_P03與主機闆的傳感器一起複用為I2C模式，其他6個GPIOs可随便定義，并且每路GPIO的最大驅動電流是10mA，具體接口定義如圖3：
圖3 擴充接口示意圖
1.3、電氣性能
| 工作電壓 | 3.5V～5V |
| 充電電流 | 450mA，可充電锂電池 |
| 工作溫度 | -20～85℃ |
| 環境濕度 | 5~85%RH（無凝結） |
2、闆載資源
2.1、主機闆功能
圖4 主機闆功能子產品示意圖
如圖4，HaaS EDU K1主機闆功能非常豐富，一大部分以闆載功能呈現，比如：藍牙/Wi-Fi、OLED螢幕、傳感器等，另外還有30PIN擴充接口可以使用，盡可能釋放HaaS1000晶片的開發資源，滿足開發者的應用需求。主機闆大小為89.98mm* 49.98mm ，充分考慮黃金分割比例，使外形更合理美觀，具體闆載配置如下表：
| CPU | 型号 | HaaS1000 |
| 架構 | Dual Cortex-M33 Dual Cortex-A7 | |
| 主頻 | Cortex-M33 to 300MHz Cortex-A7 to 1GHz | |
| 片上Flash | 16MB | |
| 記憶體 | 2.5MB SRAM 16MB PSRAM | |
| 加密晶片 | Z8IDA | |
| 看門狗 | ADM706S | |
| 藍牙 | 藍牙5.0，支援BLE mesh | |
| Wi-Fi | 2.4G/5G雙頻 | |
| 序列槽燒錄 | FT232RQ | |
| 充電管理 | 可充電锂電池1200mAh 充電電流450mA | |
| 加速度傳感器 | MPU6050 | |
| 陀螺儀傳感器 | ||
| 慣性傳感器 | ||
| 磁力計 | QMC5883L | |
| 氣壓傳感器 | SPL06 | |
| 溫度傳感器 | Si7006 | |
| 濕度傳感器 | ||
| 聲音傳感器 | S08OB383 | |
| 光傳感器 | AP3216C |
HaaS EDU K1自帶豐富的物聯網傳感器，包含6軸運動傳感器、磁力計、溫濕度傳感器、環境光傳感器和大氣壓傳感器等。
2.1.1 運動傳感器-MPU6050
MPU6050是InvenSense公司推出的全球首款整合性6軸（3軸陀螺儀和3軸加速度）運動處理元件，相較于多元件方案，免除了組合陀螺儀與加速器時之軸間差的問題，減少了大量的封裝空。MPU-6000（6050）的角速度全格感測範圍為±250、±500、±1000與±2000°/sec (dps)，可準确追蹤快速與慢速動作，并且使用者可程式控制的加速器全格感測範圍為±2g、±4g±8g與±16g。原理圖設計如圖5，供電電壓3.3V，采用I2C通信協定，最高傳輸速率可到400KHz，因為AD0管腳接高電平，是以I2C位址是0X69。在智能型手機、手持型遊戲産品、3D遙控器等裝置上都有應用。
圖5 MPU6050原理圖
2.1.2 磁力計-QMC5883L
QMC5883L源于Honeywell的HMC5883L，是一款表面貼裝的內建了信号處理電路的三軸磁性傳感器，應用場景主要包括羅盤、導航、無人機、機器人和手持裝置等一些高精度的場合。原理圖設計如圖6，供電電壓3.3V，采用I2C接口（I2C位址是0X0D），内置16位ADC，能對磁場信号進行校正和補償，并且包含NVM用于存儲校準資料，有連續測量和待命兩種模式。
圖6 QMC5883L原理圖
2.1.3 溫濕度傳感器-Si7006
Si7006是Silicon Labs出品的溫度及濕度傳感器，它內建了溫濕度測量元件、信号處理電路及模數轉換器。溫度測量範圍在 -10°C至+ 85°C，最大誤差為±1.0℃；濕度的測量範圍0～80%，最大誤差是±5％。原理圖設計如圖7，供電電壓3.3V，采用I2C通信協定，最高傳輸速率可到400KHz，I2C位址是0X40。在遠端遙測裝置、智能手機、氣象站等場景有廣泛應用。
圖7 Si7006原理圖
2.1.4 環境光傳感器-AP3216C
AP3216C是敦南科技推出的一款三合一環境光傳感器，內建了光強傳感器（ALS：Ambient Light Sensor）、接近傳感器（PS：Proximity Sensor）和一個紅外LED（IR LED）。常用于檢測環境光進行螢幕亮度自動補償以及人臉檢測控制螢幕量滅的場景。原理圖設計如圖8，供電電壓3.3V，采用I2C通信協定，I2C位址是0X1E。被廣泛應用于智能手機上面，用來檢測光強度和接近開關控制。
圖8 AP3216C原理圖
2.1.5 大氣壓傳感器-SPL06
SPL06是全球領先的MEMS廠家歌爾推出的氣壓傳感器，定位精度可達5厘米。原理圖設計如圖9，供電電壓3.3V，采用I2C通信協定，I2C位址是0X76。
圖9 SPL06原理圖
2.2、晶片資源
HaaS1000是一顆高度內建的SoC，其主要內建了如下子產品：
（1）Cortex-M33雙核心和Cortex-A7雙核心
（2）支援内部16MB PSRAM，2.5MB SRAM，16MB NOR flash
（3）2.4G/5G雙頻 Wi-Fi 4（1x1 802.11 a/b/g/n）
（4）雙模藍牙5.0
（5）音頻編解碼子產品
（6）電源管理功能
（7）遠端聲場的三路模拟麥克風陣列和六路數字麥克風陣列
圖10 晶片特性架構圖
HaaS1000的M33核心可以運作藍牙協定棧，A7核心可以運作語音處理和AI算法任務。其中Wi-Fi和藍牙支援共天線和雙天線方案，為性能和成本提供了靈活的可選擇方案。其高內建度讓開發者可以用很少的外圍元件來設計完成一個完整的解決方案。HaaS1000晶片CPU及藍牙/Wi-Fi主要特性如下：
2.2.1 CPU特性
（1）內建了PMU, CODEC, RF, BB, MCU和AP子系統的CMOS 單晶片
（2）MCU 子系統采用300MHz ARM Cortex-M33 Star雙核
（3）AP 子系統采用具有NEON功能的1GHz CortexA7雙核
（4）片内共享2.5MB SRAM
（5）16MB片上PSRAM
（6）16MB片上QSPI NOR Flash
（7）支援硬體加密引擎
（8）支援 TrustZone
（9）支援安全啟動
2.2.2 BT/Wi-Fi特性
（1）Wi-Fi® IEEE 802.11 a/b/g/n
（2）支援 2.4GHz Wi-Fi
（3）支援 20MHz, 40MHz 帶寬模式
（4）Bluetooth® v5.0 雙模式
（5）支援 BLE Mesh
（6）A2DP v1.3/AVRCP v1.5/HFP v1.6
（7）支援 Wi-Fi/BT共存
2.2.3 外圍接口特性
（1） 支援USB2.0 HS
（2）支援3路UART，最高可到6Mbps
（3）支援2路SPI，最高可到50Mbps，支援序列槽LCD
（4）支援2路I2C，最高可到1.4Mbps
（5）支援4路PWM
（6）支援3路 10-bit GPADC，7 channels
（7）支援40個GPIO可程式設計，每路都有獨立中斷
2.3、GPIO配置設定清單
| 功能子產品 | 特征描述 | 原理圖網絡名 | 管腳名稱 | GPIO MAPPING | ||||||
| Function 0 | Function 1 | Function 2 | Function 3 | Function 4 | Function 5 | Function 6 | ||||
| OLED | 1.3寸 128*64 | SPI1_DIO | Y11 | GPIO_P3_5 | pwm3 | SPI0_CS1 | I2S0_DI2 | |||
| SPI1_CLK | V11 | GPIO_P3_7 | pwm1 | SPI0_CS2 | I2S0_DI0 | |||||
| SPI1_DI0 | W10 | GPIO_P3_4 | pwm2 | SPI0_DI1 | I2S0_DI3 | CLK_OUT | SPI1_DCN | |||
| OLED_RST | U10 | GPIO_P3_6 | pwm0 | SPI0_DI2 | I2S0_DI1 | SPI1_CS0 | ||||
| AP3216C_INT | T5 | GPIO_P4_7 | WF_UART_RTS | |||||||
| I2C_SCL1 | F11 | GPIO_P0_2 | I2S0_WS | I2C_M1_SCL | PCM_FSYNC | PDM1_D | SPDIF0_DI | |||
| I2C_SDA1 | E12 | GPIO_P0_3 | I2S0_SCK | I2C_M1_SDA | PCM_CLK | PDM2_D | SPDIF0_DO | |||
| SPI0_CS0 | B9 | GPIO_P0_6 | SDMMC_DATA5 | UART2_CTS | SPI1_CS2 | PDM0_D | ||||
| T-FLASH | 64GB | SDMMC0_D2 | F7 | GPIO_P1_0 | SDMMC_DATA2 | |||||
| SDMMC0_D3 | E6 | GPIO_P1_1 | SDMMC_DATA3 | |||||||
| SDMMC0_CMD | M12 | GPIO_P1_2 | SDMMC_CMD | SPI1_CS1 | SPI0_CS3 | |||||
| SDMMC0_CLK | N12 | GPIO_P1_3 | SDMMC_CLK | I2S_MCLK | ||||||
| SDMMC0_D0 | D9 | GPIO_P1_4 | SDMMC_DATA0 | |||||||
| SDMMC0_D1 | C7 | GPIO_P1_5 | SDMMC_DATA1 | |||||||
| SDMMC0_DET_L | Y6 | GPIO_P3_1 | WF_UART_TX | |||||||
| 蜂鳴器 | PWM0 | N10 | GPIO_P2_6 | SPI1_DI1 | CLK_32K_IN | |||||
| LED | 藍燈L3 | LED3 | AA5 | GPIO_P4_2 | ||||||
| 綠燈L2 | LED4 | AA4 | GPIO_P4_3 | |||||||
| 紅燈L1 | LED5 | R4 | GPIO_P4_4 | WF_UART_RX | ||||||
| KEY | K1 | KEY1 | M13 | GPIO_P2_7 | UART2_RTS | |||||
| K2 | KEY2 | D7 | GPIO_P2_4 | CLK_REQ_OUT | SPI0_DI3 | |||||
| K3 | KEY3 | E8 | GPIO_P2_5 | CLK_REQ_IN | ||||||
| K4 | KEY4 | W6 | GPIO_P3_2 | SPI1_CS3 | ||||||
| 運動傳感器 MPU6050 | 0X69 | |||||||||
| MPU6050_INT | Y9 | GPIO_P4_1 | ||||||||
| 磁力傳感器QMC5883L | 0X0d | |||||||||
| QMC5883L_INT | T4 | GPIO_P4_6 | WF_UART_CTS | |||||||
| 氣壓傳感器SPL06 | 0X76 | |||||||||
| 溫濕度傳感器Si7006 | 0X40 | |||||||||
| 光線傳感器AP3216C | 0X1e | |||||||||
| UART序列槽 FT232RQ | 1.5M | UART_RX | U12 | GPIO_P1_6 | UART0_RXD | I2C_M0_SCL | BT_UART_RXD | |||
| UART_TX | V13 | GPIO_P1_7 | UART0_TXD | I2C_M0_SDA | BT_UART_TXD | |||||
| 擴充接口 | ||||||||||
| UART2_RXD | D11 | GPIO_P2_2 | UART1_CTS | BT_UART_CTS | ||||||
| UART2_TXD | C12 | GPIO_P2_3 | UART1_RTS | BT_UART_RTS | ||||||
| SPI0_DI0 | B10 | GPIO_P0_4 | SDMMC_DATA7 | PDM1_CK | SPI0_DCN | |||||
| SPI0_CLK | E10 | GPIO_P0_5 | SDMMC_DATA6 | |||||||
| SPI0_DIO | C10 | GPIO_P0_7 | SDMMC_DATA4 | |||||||
| SWDIO | C8 | GPIO_P0_0 | I2S0_SDI | PCM_DI | PDM0_CK | |||||
| SWCLK | F9 | GPIO_P0_1 | I2S0_SDO | PCM_DO |
3、學習指南
為了便于開發者快速上HaaS實戰項目，我們還打造了一系列基于HaaS EDU K1的案例，并上傳到HaaS技術社群，大家可以下載下傳學習。如需更多技術支援，可加入釘釘開發者群，或者關注微信公衆号。
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